中国科学院深圳先进技术研究院

全介电超表面近场增强有了新方法

本报讯（记者刁雯蕙）中国科学院深圳先进技术研究院副研究员李光元和刘运辉团队开发了一种通过全介电超表面实现均匀且显著的近场增强新方法，为高灵敏度的光学生物传感应用提供新的解决方案。相关研究成果近日发表于《先进光学材料》。

全介电超表面凭借高品质因数、大近场增强能力和不易产生热的特点，成为光学传感应用中的一个新平台。但传统的全介电超表面在增强近场时，往往将光场束缚于介电纳米结构内部，而非外部的待传感区域，从而严重限制了体折射率灵敏度和生物传感性能。

研究人员通过设计一种由两个相对位移的晶格复用形成的硅基超表面，利用两个表面晶格共振模式之间的干涉相消实现了非局域准束缚态，在硅纳米柱外的大体积区域内产生了均匀且显著的近场增强。实验结果表明，该方法在折射率传感应用中实现了407纳米每折射率单位的高体折射率传感灵敏度，在早期乳腺癌筛查中对蛋白质生物标志物的检出限达到了20皮克每毫升，比目前的技术水平提高了35倍。

该研究为大体积区域内实现显著的光-物质相互作用提供了新机遇，在生化传感以及包括荧光增强在内的其他领域具有广泛的应用潜力。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1002/adom.202400425